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本文利用MODIS的月均气溶胶数据,对全球陆上气溶胶的光学特性进行研究。全球6年平均光学厚度(AOD,Aerosol optical depth)的分布结果表明,陆上AOD的分布很不均匀,95%的地区AOD值都在0.4以下。高值区集中在亚洲、非洲,AOD值可以达0.7以上。把AOD进一步划分为粗颗粒和细颗粒光学厚度,发现除了热带等少数地区之外,其余地区粗颗粒的贡献普遍大于细颗粒。
全球AOD的年内变化峰值出现在7月和8月,而且与北半球的年内变化特征相似。各地区AOD的年内变化特征差异较大,年内峰值的月份也不同。在1至3月,非洲的几内亚湾沿岸达到其年内峰值,3至6月中国东部地区达到峰值。6-7月、7-8月、8-10月分别是印度次大陆北部、中非、南美达峰值的月份。多数地区夏半年的AOD值高于冬半年。
由于AOD反映的是整层大气气溶胶的量,并不对气溶胶的来源加以区分,利用AOD的季节变化、粗细颗粒的比例、当地的气候、排放特征等数据,分析和判断各典型地区的气溶胶类型。结果显示,作为全球AOD值最高地区的印度、巴基斯坦,其主要受到沙尘气溶胶的影响,虽然该地区的人为排放也较多,但是人为排放的季节变化基本被沙尘的AOD所掩盖。中国不仅受到人为排放气溶胶的影响,沙尘气溶胶的贡献也很大。东南亚、南美洲、中非地区气溶胶的年内变化主要受到生物质燃烧的影响。北非地区以沙尘气溶胶为主。自然来源气溶胶在全球尺度上对年内变化的贡献较人为源突出。这与文献中所报道的自然来源气溶胶的量比人为源多的结果一致。
虽然AOD的季节变化较大,但全球平均AOD在研究的6年期间,除了2002年的值稍高之外,年际变化并不大。各地区的年际变化比全球尺度的年际变化要大得多。
为了更好地把握全球气溶胶的分布规律,把平均AOD投影到纬度方向,分析其经向分布特征。结果显示:AOD呈低纬度地区高于高纬度的特征;在整个纬度剖面上,峰值出现在北纬25°附近。AODc的分布特征与AOD的接近,除了赤道至南纬10°之间,而这正是AODf的峰值所处的位置。从各月的经向分布来看,发现各月AOD的分布很有规律,AOD的峰值在南北半球间呈季节性的来回移动。根据分布特征的相似性,可以将年内的12个月划分为3组:4月至8月;10月至来年2月;3月和9月。4月-8月恰是北半球的夏半年,这5各月其分布特征十分类似,峰值在北半球20°-30°之间。10月至来年2月是北半球的冬半年,峰值在北半球7°附近。3和9月组是过渡组,它们与以上两组的分布特征有着显著差异,代表以上两组过渡时期的分布。
地面状况、人为排放活动、气候等都是决定气溶胶分布特征的重要因素。为了解影响各地区气溶胶的因素,利用自然、社会经济参数与气溶胶进行拟合,建立气溶胶的预测模型。在全球尺度的拟合中,森林面积、农业人口与气溶胶的拟合关系较好,R2达0.68。不同地区其预测模型的参数各不相同。北美洲与能源消耗以及经济总量的拟合较好,R2均在0.8以上。南美洲气溶胶与森林面积的拟合R2达0.93。